JP2010282867A - Fuel cell stack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体と金属セパレータとが積層されるとともに、少なくとも燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体のいずれかである流体を前記金属セパレータの面方向に流す流体流路と、前記流体を積層方向に供給する流体連通孔とが形成される燃料電池スタックに関する。 In the present invention, an electrolyte / electrode structure having a pair of electrodes disposed on both sides of an electrolyte and a metal separator are laminated, and at least a fluid that is any one of a fuel gas, an oxidant gas, and a cooling medium is supplied to the metal separator. The present invention relates to a fuel cell stack in which a fluid flow path that flows in the direction of the surface and fluid communication holes that supply the fluid in the stacking direction are formed.
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体(MEA)を、一対のセパレータによって挟持した単位セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の単位セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。 For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode side electrode and a cathode side electrode are disposed on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is provided by a pair of separators. The unit cell is sandwiched. This type of fuel cell is normally used as a fuel cell stack by stacking a predetermined number of unit cells.
上記の燃料電池では、セパレータの面内に、アノード側電極に対向して燃料ガス(流体)を流すための燃料ガス流路(流体流路)と、カソード側電極に対向して酸化剤ガス(流体)を流すための酸化剤ガス流路(流体流路)とが設けられている。さらに、セパレータの周縁部には、前記セパレータの積層方向に貫通して、燃料ガス流路に連通する流体連通孔である燃料ガス入口連通孔及び燃料ガス出口連通孔と、酸化剤ガス流路に連通する流体連通孔である酸化剤ガス入口連通孔及び酸化剤ガス出口連通孔とが形成されている。また、セパレータ間には、電解質膜・電極構造体を冷却するための冷却媒体流路(流体流路)が設けられるとともに、積層方向に貫通して前記冷却媒体流路に連通する冷却媒体入口連通孔及び冷却媒体出口連通孔(流体連通孔)が形成されている。 In the fuel cell described above, a fuel gas flow path (fluid flow path) for flowing a fuel gas (fluid) facing the anode side electrode and an oxidant gas (face) facing the cathode side electrode in the plane of the separator. And an oxidant gas flow path (fluid flow path) for flowing a fluid. Further, a fuel gas inlet communication hole and a fuel gas outlet communication hole that are fluid communication holes that penetrate the separator in the stacking direction and communicate with the fuel gas flow path, and an oxidant gas flow path An oxidant gas inlet communication hole and an oxidant gas outlet communication hole, which are fluid communication holes communicating with each other, are formed. In addition, a cooling medium flow path (fluid flow path) for cooling the electrolyte membrane / electrode structure is provided between the separators, and a cooling medium inlet communication that penetrates in the stacking direction and communicates with the cooling medium flow path. A hole and a cooling medium outlet communication hole (fluid communication hole) are formed.
この場合、流体流路と流体連通孔とは、流体を円滑且つ均等に流すために、複数の溝部等を有する連結流路を介して連通している。例えば、特許文献1に開示されている燃料電池セルでは、図10に示すように、シール部材1を備えており、このシール部材1上には、酸化剤ガスの流路として機能する多孔体流路2が設けられている。
In this case, the fluid flow path and the fluid communication hole communicate with each other via a connection flow path having a plurality of grooves and the like in order to allow fluid to flow smoothly and evenly. For example, the fuel cell disclosed in
シール部材1の両側部には、上下方向に長尺な酸化剤ガス供給マニホールド3と、酸化剤ガス排出マニホールド4とが、互いに対向して形成されている。酸化剤ガス供給マニホールド3及び酸化剤ガス排出マニホールド4と多孔体流路2との間には、酸化剤ガス流路5a、5bが交互に形成されている。
On both sides of the
酸化剤ガス流路5aは、多孔体流路2側から外方に向かって断面積が徐々に小さくなるように形成される一方、酸化剤ガス流路5bは、前記多孔体流路2側から外方に向かって断面積が徐々に大きくなるように形成されている。 The oxidant gas flow path 5a is formed so that the cross-sectional area gradually decreases outward from the porous body flow path 2 side, while the oxidant gas flow path 5b is formed from the porous body flow path 2 side. The cross-sectional area is gradually increased toward the outside.
従って、酸化剤ガス流路5aは、発電によって生成された水が毛細管作用によってマニホールド側に吸引される一方、酸化剤ガス流路5bは、発電停止時に前記酸化剤ガス流路5bに残留している水を多孔体流路2側に吸引することができる、としている。 Accordingly, in the oxidant gas flow path 5a, water generated by power generation is sucked to the manifold side by capillary action, while the oxidant gas flow path 5b remains in the oxidant gas flow path 5b when power generation is stopped. It is assumed that the water that is present can be sucked into the porous channel 2 side.
上記の特許文献1では、シール部材1に溝部を形成することにより、それぞれ平面視三角形状の酸化剤ガス流路5a、5bが形成されており、このシール部材1に金属セパレータ(図示せず)が積層されている。その際、金属セパレータは、酸化剤ガス流路5a、5b間の幅狭な仕切り面と接触するだけであり、接触面積が小さくなって、前記金属セパレータの変形量が大きくなるおそれがある。これにより、シール線圧が低下するという問題がある。
In the above-mentioned
しかも、多孔体流路2から酸化剤ガス排出マニホールド4には、酸化剤ガス流路5aにより生成水が連続して吸引されるおそれがある。これにより、連続する生成水を介して各セル間に地絡が発生するという問題がある。
Moreover, the generated water may be continuously sucked from the porous body flow path 2 to the oxidant
本発明はこの種の問題を解決するものであり、金属セパレータが連結通路側に変形することを良好に抑制するとともに、流体の円滑な流通を図ることが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and provides a fuel cell stack that can satisfactorily suppress deformation of a metal separator toward the connecting passage and can smoothly flow fluid. Objective.
本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体と金属セパレータとが積層されるとともに、少なくとも燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体のいずれかである流体を前記金属セパレータの面方向に流す流体流路と、前記流体を積層方向に供給する流体連通孔とが形成される燃料電池スタックに関するものである。 In the present invention, an electrolyte / electrode structure having a pair of electrodes disposed on both sides of an electrolyte and a metal separator are laminated, and at least a fluid that is any one of a fuel gas, an oxidant gas, and a cooling medium is supplied to the metal separator. The present invention relates to a fuel cell stack in which a fluid flow path that flows in the surface direction and a fluid communication hole that supplies the fluid in the stacking direction are formed.
金属セパレータには、流体流路と流体連通孔との間を連通する複数の連結通路が設けられるとともに、前記連結通路は、前記流体流路側の第1通路部、前記流体連通孔側の第2通路部及び前記第1通路部と前記第2通路部との間の中間通路部を有し、前記中間通路部は、前記第1通路部及び前記第2通路部よりも開口幅寸法が小さく設定されている。 The metal separator is provided with a plurality of connecting passages that communicate between the fluid flow path and the fluid communication hole, and the connection passage includes a first passage portion on the fluid flow path side and a second passage on the fluid communication hole side. A passage portion and an intermediate passage portion between the first passage portion and the second passage portion, and the intermediate passage portion is set to have a smaller opening width than the first passage portion and the second passage portion; Has been.
また、中間通路部を形成する両壁面は、流体の流れ方向に沿って互いに平行に設定されることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the both wall surfaces which form an intermediate channel part are set mutually parallel along the flow direction of a fluid.
さらに、第1通路部及び第2通路部は、局面形状の壁面により形成されることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that a 1st channel | path part and a 2nd channel | path part are formed by the wall surface of a phase shape.
さらにまた、第2通路部は、第1通路部よりも拡開することが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the second passage portion is wider than the first passage portion.
本発明によれば、流体流路と流体連通孔との間を連通する連結通路は、中央部に開口幅寸法の小さな中間通路部を設けるため、隣接する金属セパレータが連結通路に変形することを良好に抑制することができる。従って、燃料電池には、荷重抜けによる発電性能の低下が惹起することがない。 According to the present invention, the connecting passage that communicates between the fluid flow path and the fluid communication hole is provided with an intermediate passage portion having a small opening width at the center, so that the adjacent metal separator is transformed into a connecting passage. It can suppress well. Therefore, the fuel cell does not cause a decrease in power generation performance due to load loss.
しかも、中間通路部の両側には、この中間通路部よりも開口幅寸法の大きな第1通路部及び前記第2通路部が設けられている。このため、例えば、第1通路部から中間通路部に向かう反応ガスの圧力損失が高くなり、生成水を流体連通孔に良好に排出することが可能になる。これにより、流路の閉塞による反応ガスの供給不良を阻止し、所望の発電性能を確保することができる。 In addition, on both sides of the intermediate passage portion, the first passage portion and the second passage portion having a larger opening width than the intermediate passage portion are provided. For this reason, for example, the pressure loss of the reaction gas from the first passage portion toward the intermediate passage portion is increased, and the generated water can be discharged well into the fluid communication hole. Thereby, supply failure of the reaction gas due to the blockage of the flow path can be prevented, and desired power generation performance can be ensured.
図1及び図2に示すように、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタック10は、複数の燃料電池12を水平方向(矢印A方向)又は鉛直方向(矢印C方向)に積層する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
燃料電池12は、電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)14が、第1及び第2金属セパレータ16、18に挟持されている。第1及び第2金属セパレータ16、18は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、あるいはめっき処理鋼板等により構成される。
In the
図1に示すように、燃料電池12の矢印B方向(図1中、水平方向)の一端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔20a、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔22a、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔24bが、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。
As shown in FIG. 1, one end edge of the
燃料電池12の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔24a、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔22b、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔20bが、矢印C方向に配列して設けられる。
The other end edge of the
図1及び図3に示すように、第1金属セパレータ16の電解質膜・電極構造体14側の面16aには、矢印B方向に延在する酸化剤ガス流路(流体流路)26が設けられる。酸化剤ガス流路26は、第1金属セパレータ16を波形状に成形することにより設けられる複数の溝部を備えており、前記酸化剤ガス流路26と酸化剤ガス入口連通孔20a及び酸化剤ガス出口連通孔20bとは、連結通路28a、28bを介して連通する。
As shown in FIGS. 1 and 3, an oxidant gas channel (fluid channel) 26 extending in the direction of arrow B is provided on the
連結通路28aは、矢印C方向に配列される複数のゴムブリッジ30aにより形成される。各ゴムブリッジ30aは、図3及び図4に示すように、平面視円形状の円柱部32aと、前記円柱部32aの矢印B方向中間部から矢印C方向両端に膨出する一対の角柱部34aとを一体成形する。
The connecting
各ゴムブリッジ30a間には、連結通路28aが形成される。連結通路28aは、酸化剤ガス流路26側の第1通路部36a、酸化剤ガス入口連通孔20a側の第2通路部38a、及び前記第1通路部36aと前記第2通路部38aとの間の中間通路部40aを有する。
A connecting
中間通路部40aは、第1通路部36a及び第2通路部38aよりも開口幅寸法が小さく設定される。具体的には、中間通路部40aは、各ゴムブリッジ30aの互いに対向する角柱部34aの壁面間に形成されるとともに、前記壁面は、酸化剤ガスの流れ方向に沿って互いに平行に設定される。第1通路部36a及び第2通路部38aは、円柱部32aの曲面形状の壁面により形成され、互いに離間する方向に拡開している。
The
連結通路28bは、複数のゴムブリッジ30b間に形成されており、連結通路28aと同一の構成要素には同一の参照数字にbを付して、その詳細な説明は省略する(図3参照)。
The connecting
第1金属セパレータ16の面16a、16bには、この第1金属セパレータ16の外周端部を周回して、第1シール部材(ゴム製シール部材)42が焼き付けや射出成形等により一体化される。第1シール部材42は、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材を使用する。ゴムブリッジ30a、30bは、第1シール部材42と一体に、又は別体に構成される。
The first seal member (rubber seal member) 42 is integrated with the
図1及び図5に示すように、第2金属セパレータ18の電解質膜・電極構造体14側の面18aには、燃料ガス入口連通孔24aと燃料ガス出口連通孔24bとに連通し、矢印B方向に延在する燃料ガス流路(流体流路)44が形成される。燃料ガス流路44は、複数の溝部を備えるとともに、前記燃料ガス流路44と燃料ガス入口連通孔24a及び燃料ガス出口連通孔24bとは、連結通路46a、46bを介して連通する。
As shown in FIGS. 1 and 5, the
連結通路46a、46bは、複数のゴムブリッジ48a、48bにより形成される。ゴムブリッジ48a、48bは、上記のゴムブリッジ30a、30bと同様に構成されており、以下に簡略的に説明する。
The connecting
連結通路46aは、燃料ガス流路44側の第1通路部50a、燃料ガス入口連通孔24a側の第2通路部52a、及び前記第1通路部50aと前記第2通路部52aとの間の中間通路部54aを有する。中間通路部54aは、第1通路部50a及び第2通路部52aよりも開口幅寸法が小さく設定される。
The
連結通路46bは、燃料ガス流路44側の第1通路部50b、燃料ガス出口連通孔24b側の第2通路部52b、及び前記第1通路部50bと前記第2通路部52bとの間の中間通路部54bを有する。中間通路部54bは、第1通路部50b及び第2通路部52bよりも開口幅寸法が小さく設定される。
The
第2金属セパレータ18の面18a、18bには、この第2金属セパレータ18の外周端部を周回して、第2シール部材(ゴム製シール部材)56が一体化される。この第2シール部材56は、上記の第1金属セパレータ16の第1シール部材42と同一の材料で構成される。
A second seal member (rubber seal member) 56 is integrated with the
図1に示すように、第2金属セパレータ18の面18aとは反対の面18bには、冷却媒体入口連通孔22aと冷却媒体出口連通孔22bとに連通する冷却媒体流路(流体流路)58が形成される。冷却媒体入口連通孔22a及び冷却媒体出口連通孔22bの近傍に位置して、連結通路60a、60bが形成される。
As shown in FIG. 1, a cooling medium flow path (fluid flow path) communicating with the cooling medium
連結通路60a、60bは、それぞれ複数のゴムブリッジ62a、62bにより形成される。図6に示すように、連結通路60aは、冷却媒体流路58側の第1通路部64a、冷却媒体入口連通孔22a側の第2通路部66a、及び前記第1通路部64aと前記第2通路部66aとの間の中間通路部68aを有する。中間通路部68aは、第1通路部64a及び第2通路部66aよりも開口幅寸法が小さく設定される。
The connecting
同様に、連結通路60bは、冷却媒体流路58側の第1通路部64b、冷却媒体出口連通孔22b側の第2通路部66b、及び前記第1通路部64bと前記第2通路部66bとの間の中間通路部68bを有する。中間通路部68bは、第1通路部64b及び第2通路部66bよりも開口幅寸法が小さく設定される。
Similarly, the connecting
図1に示すように、電解質膜・電極構造体14は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜70と、前記固体高分子電解質膜70を挟持するアノード側電極72及びカソード側電極74とを備える。
As shown in FIG. 1, the electrolyte membrane /
アノード側電極72及びカソード側電極74は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布された電極触媒層とを有する。電極触媒層は、互いに固体高分子電解質膜70を介装して対向するように、前記固体高分子電解質膜70の両面に接合されている。
The
このように構成される燃料電池スタック10の動作について、以下に説明する。
The operation of the
先ず、図1に示すように、燃料ガス入口連通孔24aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス入口連通孔20aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔22aに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
First, as shown in FIG. 1, a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas
このため、燃料ガスは、図5に示すように、第2金属セパレータ18の燃料ガス入口連通孔24aから連結通路46aを通った後、燃料ガス流路44に導入される。燃料ガス流路44では、燃料ガスが矢印B方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体14を構成するアノード側電極72に供給される。
Therefore, as shown in FIG. 5, the fuel gas is introduced into the fuel
一方、酸化剤ガスは、図2〜図4に示すように、酸化剤ガス入口連通孔20aから第1金属セパレータ16に連結通路28aを通って酸化剤ガス流路26に導入される。これにより、酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路26を矢印B方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体14を構成するカソード側電極74に供給される。
On the other hand, as shown in FIGS. 2 to 4, the oxidant gas is introduced from the oxidant gas
従って、電解質膜・電極構造体14では、カソード側電極74に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極72に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
Therefore, in the electrolyte membrane /
次いで、アノード側電極72に供給されて消費された燃料ガスは、連結通路46bを通って燃料ガス出口連通孔24bに排出される(図5参照)。同様に、カソード側電極74に供給されて消費された酸化剤ガスは、連結通路28bを通って酸化剤ガス出口連通孔20bに排出される(図3参照)。
Next, the fuel gas consumed by being supplied to the
また、冷却媒体入口連通孔22aに供給された冷却媒体は、図6に示すように、連結通路60aを通って第1及び第2金属セパレータ16、18間の冷却媒体流路58に導入された後、矢印B方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体14を冷却した後、連結通路60bを通って冷却媒体出口連通孔22bに排出される。
Further, the cooling medium supplied to the cooling medium
この場合、第1の実施形態では、図3及び図4に示すように、酸化剤ガス入口連通孔20aと酸化剤ガス流路26との間に、複数のゴムブリッジ30aを介して連結通路28aが形成されている。
In this case, in the first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the connecting
この連結通路28aは、ゴムブリッジ30aを円柱部32aと角柱部34aとを有する形状に設定することにより、中央部分に開口幅寸法の小さな中間通路部40aを設けている。このため、各ゴムブリッジ30a間に形成される中間通路部40aには、第1金属セパレータ16に隣接する第2金属セパレータ18が変形することを抑制することができ、シール線圧の低下による荷重抜けを阻止することが可能になる。これにより、燃料電池12には、荷重抜けによる発電性能の低下が惹起されることがない。
The connecting
しかも、中間通路部40aの両側には、この中間通路部40aよりも開口幅寸法の大きな第1通路部36a及び第2通路部38aが設けられている。従って、酸化剤ガス入口連通孔20aから酸化剤ガス流路26に供給される酸化剤ガスの流量低下を阻止するとともに、中間通路部40aの絞り機能によって酸化剤ガスの圧力損失が高くなる。このため、酸化剤ガス流路26に対して噴射するようにして水分を均一に除去することができ、酸化剤ガスの供給の改善を図ることが可能になる。
In addition, on both sides of the
さらに、連結通路28aは、中間通路部40aを挟んで両側に拡開する第1通路部36a及び第2通路部38aを有している。これにより、連結通路28aに沿って結露水が連続することがなく、燃料電池12の地絡の発生を可及的に阻止することが可能になる。
Further, the connecting
さらにまた、各ゴムブリッジ30aは、円柱部32aを有し、この円柱部32aの曲面形状の壁面に沿って、第1通路部36a及び第2通路部38aが形成されている。従って、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔20aから酸化剤ガス流路26に対し、曲面形状に沿って円滑且つ確実に流通することができる。
Furthermore, each
また、中間通路部40aは、各角柱部34aの互いに平行な壁面によって酸化剤ガスの流れ方向に平行に構成されている。このため、隣接する第2金属セパレータ18を角柱部34a、34bの互いに平行な端面で受けることが可能になり、前記第2金属セパレータ18の変形量が変動することがなく、所望のシール線圧を確保することができる。
Further, the
一方、酸化剤ガス流路26と酸化剤ガス出口連通孔20bとの間には、連結通路28bが形成されている。この連結通路28bでは、特に、酸化剤ガス流路26に存在する生成水を中間通路部40bの絞り作用下に、酸化剤ガス出口連通孔20bに良好且つ確実に排出することが可能になる。これにより、酸化剤ガス流路26の閉塞による酸化剤ガスの供給不良を阻止し、所望の発電性能を確保することができる。
On the other hand, a connecting
すなわち、第1通路部36bでは、中間通路部40bに向かって開口幅寸法が狭くなるために圧損が高くなり、酸化剤ガスの流速が速くなって生成水を排出することが可能になる。
That is, in the
次いで、第2通路部38bは、酸化剤ガス出口連通孔20bに向かって開口幅寸法が拡開するために、圧損が小さくなり、流速が低下して生成水の排出が断続的となる。従って、生成水が連続することがなく、地絡を防ぐことが可能になる。
Next, since the opening width dimension of the
さらにまた、燃料ガス流路44では、燃料ガス入口連通孔24aの近傍に、連結通路46aが設けられるとともに、燃料ガス出口連通孔24bの近傍に、連結通路46bが設けられており、上記の酸化剤ガス流路26と同様の効果が得られる。
Furthermore, in the fuel
また、冷却媒体流路58では、冷却媒体入口連通孔22aの近傍及び冷却媒体出口連通孔22bの近傍に、それぞれ連結通路60a、60bが形成されている。このため、第1金属セパレータ16の変形を抑制するとともに、冷却媒体の流量を確保することができる等、同様の効果が得られる。
In the cooling
図7は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する第1金属セパレータ80の一方の面16aの説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池12を構成する第1金属セパレータ16と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
FIG. 7 is an explanatory view of one
第1金属セパレータ80は、酸化剤ガス入口連通孔20a及び酸化剤ガス出口連通孔20bの近傍に位置して連結通路82a、82bを設ける。連結通路82a、82bは、複数のゴムブリッジ84a、84b間に形成される。
The
図8に示すように、ゴムブリッジ84aは、正面視略六角形状の矢印B方向中央側の角部を切り欠いて平坦部86が形成されることにより、正面視略八角形状を有する。
As shown in FIG. 8, the
連結通路82aは、各ゴムブリッジ84a間に形成され、酸化剤ガス流路26側の第1通路部88a、酸化剤ガス入口連通孔20a側の第2通路部90a、及び前記第1通路部88aと前記第2通路部90aとの間の中間通路部92aを有する。
The connecting
中間通路部92aは、第1通路部88a及び第2通路部90aよりも開口幅寸法が小さく設定される。具体的には、中間通路部92aは、隣接するゴムブリッジ84aの各平坦部86間に矢印B方向に平行に形成されるとともに、第1通路部88a及び第2通路部90aは、前記ゴムブリッジ84aの互いに傾斜する壁面間に形成される。
The
なお、連結通路82bは、上記の連結通路82aと同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照数字にbを付して、その詳細な説明は省略する。また、図示しないが、第2金属プレートにも同様に、連結通路が設けられる。
The
このように構成される第2の実施形態では、連結通路82a、82bは、中央部分に開口幅寸法の小さな中間通路部92a、92bが設けられるため、隣接する第2金属セパレータが前記連結通路82a、82bに変形することを抑制することができる。しかも、中間通路部92a、92bの両側には、これよりも開口幅寸法の大きな第1通路部88a、88b及び第2通路部90a、90bが設けられている。
In the second embodiment configured as described above, the connecting
これにより、第2の実施形態では、燃料電池の荷重抜けによる発電性能の低下を抑制するとともに、流路の閉塞を可及的に阻止し、且つ地絡の発生を防止して良好な発電性能を確保することができる等、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。 Thereby, in 2nd Embodiment, while suppressing the fall of the power generation performance by load omission of a fuel cell, blocking | blocking of a flow path is prevented as much as possible, and generation | occurrence | production of a ground fault is prevented, and favorable power generation performance The same effects as those of the first embodiment can be obtained.
なお、第2の実施形態では、第1通路部88a、88bと第2通路部90a、90bとは、互いに離間する方向に向かって同一の傾斜角度で拡開しているが、これに限定されるものではない。
In the second embodiment, the
例えば、図9に示すように、出口側の第2通路部90bは、第1通路部88bよりも大きな角度で拡開するように構成してもよい。このため、特に、第2通路部90bの圧損が小さくなり、酸化剤ガスの流速が遅くなる。従って、酸化剤ガス流路26から連結通路82bを介して酸化剤ガス出口連通孔20bに排出される生成水は、一層確実に断続的に排出され、生成水の連続化による地絡の発生を確実に阻止することが可能になる。
For example, as shown in FIG. 9, the
10…燃料電池スタック 12…燃料電池
14…電解質膜・電極構造体 16、18、80…金属セパレータ
20a…酸化剤ガス入口連通孔 20b…酸化剤ガス出口連通孔
22a…冷却媒体入口連通孔 22b…冷却媒体出口連通孔
24a…燃料ガス入口連通孔 24b…燃料ガス出口連通孔
26…酸化剤ガス流路
28a、28b、46a、46b、60a、60b、82a、82b…連結通路
30a、30b、48a、48b、62a、62b、84a、84b…ゴムブリッジ
32a…円柱部 34a、34b…角柱部
36a、36b、38a、38b、50a、50b、52a、52b、64a、64b、66a、66b、88a、88b、90a、90b…通路部
40a、40b、54a、54b、68a、68b、92a、92b…中間通路部
44…燃料ガス流路 58…冷却媒体流路
70…固体高分子電解質膜 72…アノード側電極
74…カソード側電極 86…平坦部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記金属セパレータには、前記流体流路と前記流体連通孔との間を連通する複数の連結通路が設けられるとともに、
前記連結通路は、前記流体流路側の第1通路部、前記流体連通孔側の第2通路部及び前記第1通路部と前記第2通路部との間の中間通路部を有し、
前記中間通路部は、前記第1通路部及び前記第2通路部よりも開口幅寸法が小さく設定されることを特徴とする燃料電池スタック。 An electrolyte / electrode structure in which a pair of electrodes are disposed on both sides of the electrolyte and a metal separator are laminated, and at least a fluid that is any one of a fuel gas, an oxidant gas, or a cooling medium is disposed in the surface direction of the metal separator. A fuel cell stack in which a fluid flow path for flowing and a fluid communication hole for supplying the fluid in the stacking direction are formed,
The metal separator is provided with a plurality of connection passages communicating between the fluid flow path and the fluid communication hole,
The connection passage has a first passage portion on the fluid flow path side, a second passage portion on the fluid communication hole side, and an intermediate passage portion between the first passage portion and the second passage portion,
The fuel cell stack, wherein the intermediate passage portion is set to have a smaller opening width than the first passage portion and the second passage portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009135998A JP2010282867A (en) | 2009-06-05 | 2009-06-05 | Fuel cell stack |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016058288A (en) * | 2014-09-10 | 2016-04-21 | タカハタプレシジョンジャパン株式会社 | Gas flow passage structure and fuel cell |
-
2009
- 2009-06-05 JP JP2009135998A patent/JP2010282867A/en not_active Withdrawn
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